坡面植被類型對土壤團(tuán)聚體的影響

摘要 [目的]了解不同植被狀況下土壤團(tuán)聚體粒徑分布、團(tuán)聚體特征和差異以及團(tuán)聚體破碎狀況。[方法]采用研究區(qū)確定、取樣、室內(nèi)干篩-濕篩、統(tǒng)計(jì)分析和歸納總結(jié)方法研究坡面植被類型對土壤團(tuán)聚體的影響。[結(jié)果]植被類型對>1.00～2.00 mm粒級沒有影響，對其余5個(gè)粒級均有影響。50 g土壤中各粒級均值為3.03～20.65 g，各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序依次為≤0.25、>2.00～5.00、>5.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50、>1.00～2.00 mm。每50 g土壤中，水穩(wěn)性團(tuán)聚體各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為1.94～36.09 g，其中>2.00～5.00 mm粒級最少，約占總量的30%，≤0.25 mm粒級最大，超過總量的70%。團(tuán)聚體破碎率為20.34%～70.17%，均值為49.55%，5種植被類型中大小順序依次為檸條、歐李、側(cè)柏、苜蓿、油松。[結(jié)論]受植物種類影響，土壤中團(tuán)聚體各粒徑分布存在差異，而且植被類型對大部分團(tuán)聚體粒徑分布存在影響。

關(guān)鍵詞 植被類型;粒徑;團(tuán)聚體;水穩(wěn)性團(tuán)聚體;破碎率

Abstract [Objective]To understand the particle size distribution characteristics， distribution differences and broken state of the aggregates under different vegetation conditions.[Method]Effect of vegetation types on soil aggregate was studied by determination of the study area， sampling， dry screeningwet screening experiment， statistical analysis， summary and conclusion.[Result]Vegetation types had no significant effects on the >1.00-2.00 mm particle size， and had significant effects on the other 5 particle sizes.The average of particle size was from 3.03 to 20.65 g， and the order of mass fraction of each particle size was ≤0.25，>2.00-5.00，>5.00，>0.50-1.00，>0.25-0.50，>1.00～2.00 mm.In every 50 g soil， the average mass fraction of waterstable aggregates of each particle was from 1.94 to 36.09 g.The mass fraction of 2.00-5.00 mm was the smallest， accounting for about 30% of the total， ≤0.25 mm was the largest， exceeding the 70% of the amount.The breaking rate of soil aggregate was 20.34%-70.17%， and the mean was 49.55%， and the order was Caragana korshinskii > Prunus humilis>Platycladus orientalis>Alfalfa >Pinus tabulaeformis. [Conclusion]Affected by vegetation types， there are differences among different particle size distribution of aggregates.The vegetation type has an significant effect on most of the particle size distribution.

Key words Vegetation type;Particle size;Aggregate;Waterstable aggregates;Breaking rate

土地是人類賴以生存的基本條件，是人類生存發(fā)展的基礎(chǔ)。同時(shí)人類活動對土地以及土壤性質(zhì)等均存在著顯著的影響。土壤性質(zhì)是人與自然不斷相互作用的綜合過程，不同的土地利用方式對土壤基本性質(zhì)有不同程度的影響，進(jìn)而影響其他理化性質(zhì)[1]。國內(nèi)外許多學(xué)者對不同土地利用方式與土壤性質(zhì)做了大量研究，結(jié)果表明土地利用方式與土壤理化性質(zhì)密切相關(guān)[2-3]。筆者通過比較分析在側(cè)柏、披堿草混交地，歐李，檸條，苜蓿，油松5種不同土地利用方式下土壤顆粒的分布狀況和特點(diǎn)，找到在不同土地利用方式下土壤粒級的差異性，有利于今后能更好地改良土壤，保土保肥，促進(jìn)農(nóng)林業(yè)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)概況 項(xiàng)目在山西呂梁離石王家溝村山西省水土保持科學(xué)研究所試驗(yàn)場（37°21′～37°42′N，110°55′～111°35′N）進(jìn)行。試驗(yàn)場位于王家溝村官道梁，地處山西省西部，呂梁山脈中段西側(cè)，是典型的黃土丘陵溝壑地形地貌，是全國最嚴(yán)重的土壤侵蝕地區(qū)之一。研究區(qū)屬溫帶大陸性氣候區(qū)，四季分明，年平均氣溫為8.9 ℃左右，年平均降雨量為460.4 mm。

試驗(yàn)區(qū)位于試驗(yàn)場西北角，是一個(gè)坡度為12°左右的坡面。1992—1995年為了進(jìn)行坡面水土保持植物措施方面的研究，在坡面上按照矩形條狀種植了側(cè)柏、歐李、檸條、苜蓿和油松5種植物，并一直保留到現(xiàn)在。側(cè)柏、歐李、檸條和油松采用小魚鱗坑方式種植，苜蓿采用條播方式種植。5種植物地塊均為長方形一字排列種植，每種植物面積約120 m2，地塊間留有寬為60 cm的通行道路，使得5個(gè)地塊相互獨(dú)立，互不影響。

2016年5月對試驗(yàn)地進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查表明通過多年生長，側(cè)柏、歐李、檸條和油松保留完整，生長狀況良好;檸條經(jīng)過多次平茬，長勢良好。苜蓿有部分死亡，存活率為60%左右。側(cè)柏、歐李、檸條和油松地里生長有鐵桿蒿、披堿草、芨芨草、狗尾巴草、鬼針草等草本植物。苜蓿地里生長有黃花蒿、披堿草、狗尾巴草、馬齒莧等。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤取樣。

2016年春天，在試驗(yàn)地側(cè)柏、檸條和苜蓿地劃定采樣區(qū)（2 m×5 m），按照矩形取樣法在每塊樣地選取5個(gè)土壤樣品，剔除石塊、樹根等雜物，編號后放入塑料自封袋，置于保溫箱帶回實(shí)驗(yàn)室。將同一樣地的5個(gè)樣品各稱取500 g混勻，作為試驗(yàn)用土樣。

1.2.2 測試分析方法。

土壤團(tuán)聚體采用干篩法進(jìn)行。將取樣的風(fēng)干土壤均勻混合，取其中一部分通過孔徑為10.00、5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm的篩子進(jìn)行篩分。篩分完成后將<0.25 mm的土樣進(jìn)行稱重，計(jì)算干篩中各級團(tuán)聚體占土樣總量的百分比含量，然后按每種粒徑的土樣進(jìn)行配比，配比總質(zhì)量50 g，供濕篩時(shí)使用。

水穩(wěn)性團(tuán)聚體采用干篩-濕篩法進(jìn)行[4]。將干篩后配比好的土樣放入團(tuán)聚體分析儀上進(jìn)行濕篩分析。濕篩分析儀套篩孔徑從大到小依次為5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm。分析前將各粒級土壤樣品置于1 000 mL量筒，并用洗瓶沿量筒壁慢慢將土壤濕潤，等土壤全部濕潤后緩慢加入水并迅速將量筒倒置于與土壤粒級相對應(yīng)的套篩上，并用洗瓶將量筒清洗干凈。依次將全部粒級土壤樣品濕潤并傾倒入對應(yīng)的篩子后調(diào)整團(tuán)聚體分析儀上下振幅為3 cm，頻率為30次/min，振蕩時(shí)間為0.5 min。振蕩完畢后將各級篩上的團(tuán)聚體洗入已知質(zhì)量的燒杯中，烘干稱重得出各粒級水穩(wěn)性團(tuán)聚體的質(zhì)量。

采用Microsoft Excel進(jìn)行圖表及數(shù)據(jù)處理，通過 SPSS13.0軟件對不同土地利用方式下土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量的差異性進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤團(tuán)聚體粒級分布 土壤團(tuán)聚體是土壤的重要組成部分，影響了土壤的許多物理化學(xué)性質(zhì)。對土壤質(zhì)地、土壤可蝕性等具有重要的指示意義[5-6]。對研究區(qū)5種地面植被狀況影響下的土壤團(tuán)聚體各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，受到不同植被的影響，研究區(qū)土壤各粒級間差異較大。>5.00 mm的土壤顆粒為4.82～10.26 g，均值為8.63 g;>2.00～5.00 mm粒級為7.88～10.27 g，均值為8.65 g;>1.00～2.00 mm粒級為2.56～3.95 g，均值為3.03 g;>0.50～1.00 mm 粒級3.41～6.87 g，均值為5.47 g;>0.25～0.50 mm粒級為2.45～4.22 g，均值為3.65 g;≤0.25 mm粒級為11.65～24.03 g，均值為20.65 g。從均值來看，各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小依次為≤0.25、>2.00～5.00、>5.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50、>1.00～2.00 mm。

受不同植被影響，土壤團(tuán)聚體各粒級間質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，而且分布差異較大，因此對各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行方差分析。

>5.00 mm粒級方差分析中F為2 347.71，P為0.00，小于0.01，可見受到不同植被種類的影響土壤團(tuán)聚體>5.00 mm粒級間差異極顯著;>2.00～5.00 mm粒級方差分析中F為443.54，P為0.00，小于0.01，因此受到不同植被種類的影響，土壤團(tuán)聚體在>2.00～5.00 mm粒級間差異極顯著;>1.00～2.00 mm 粒級方差分析中F為2.73，P為0.09，大于0.05，即植被種類對土壤團(tuán)聚體>1.00～2.00 mm粒級間不存在顯著差異;>0.50～1.00 mm粒級方差分析中F為316.57，P為0.00，小于0.01，即受到不同植被種類的影響，在>0.50～1.00 mm 粒級土壤團(tuán)聚體間存在極顯著差異;>0.25～0.50 mm 粒級方差分析中F為86.45，P為0.00，小于0.01，這表明受到植被種類的影響，土壤團(tuán)聚體在此粒級范圍內(nèi)存在極顯著差異;≤0.25 mm粒級方差分析中F為38.47，P為0.00，小于0.01，這表明受到植被種類的影響，<0.25 mm粒級團(tuán)聚體之間存在極顯著差異。

由以上分析可知，植被種類對土壤團(tuán)聚體粒級具有重要影響，而且對各粒級間的影響程度不同。在>5.00、>2.00～5.00、>1.00～2.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50和≤0.25 mm 6個(gè)粒級范圍內(nèi)，除>1.00～2.00 mm粒級外，植被種類對其余5個(gè)粒級均有影響，而且差異顯著。

2.2 土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布

土壤結(jié)構(gòu)是土壤功能表現(xiàn)的基礎(chǔ)，土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性直接影響土壤表層的水-土界面行為， 特別是與降雨入滲和土壤侵蝕關(guān)系密切， 因此土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量和特征反映了土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗侵蝕能力[7-10]。

土壤團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體的狀況是影響土壤肥力、結(jié)構(gòu)和功能的重要因素[11-13]， 用濕篩法測定土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量的結(jié)果見表1。

由表1可知，側(cè)柏、歐李、檸條、苜蓿和油松5種植被下，每50 g土壤中，>5.00 mm粒徑質(zhì)量為1.14～2.67 g，均值為2.11 g，共10.57 g;>2.00～5.00 mm粒級質(zhì)量為0.61～2.71 g，均值為1.94 g，共9.70 g;>1.00～2.00 mm粒級質(zhì)量為0.88～4.66 g，均值為2.72 g，共13.62 g;>0.50～1.00 mm粒級質(zhì)量為2.75～4.22 g，均值為3.78 g，共18.89 g;>0.25～0.50 mm粒級質(zhì)量為0.43～4.59 g，均值為3.35 g，共16.75 g;≤0.25 mm 粒級質(zhì)量為31.68～42.20 g，均值為36.09 g，共180.47 g。從均值大小來看，≤0.25 mm最大，其次為>0.50～1.00 mm粒級，第三為>0.25～0.50 mm，第四為>1.00～2.00 mm，第五為>5.00 mm 粒級，>2.00～5.00 mm粒級最小。

對5種植被狀況下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體各粒級質(zhì)量百分比進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見表2。

從表2可知，>5.00 mm粒徑質(zhì)量所占比例為2.28%～5.34%，均值為4.41%，其中側(cè)柏地土壤所占比例最大為5.34%，苜蓿地最小為2.28%;>2.00～5.00 mm粒級質(zhì)量所占比例為3.74%～5.42%，均值為4.41%，其中苜蓿地最小為3.74%，歐李地最大為5.42%;>1.00～2.00 mm粒級質(zhì)量所占比例為4.16%～9.32%，均值為6.19%，其中苜蓿地最小為4.16%，檸條地最大為9.32%;>0.50～1.00 mm粒級質(zhì)量所占比例為5.50%～8.36%，均值為7.38%，其中苜蓿地最小為5.50%，歐李地和檸條地最大均為8.36%;>0.25～0.50 mm粒級質(zhì)量所占比例為6.52%～9.18%，均值為7.87%，其中苜蓿地最小為6.52%，歐李地最大為9.18%;≤0.25 mm 粒級質(zhì)量所占比例為63.36%～77.80%，均值為69.75%，其中檸條地最小為63.36%，苜蓿地最大為77.80%。

由以上分析可知，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體中超過70%的是≤0.25 mm的微團(tuán)聚體，而大于0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體約占30%。大于0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體中>0.50～1.00 mm粒級所占比例最大，其次為>0.25～0.50 mm粒級，第三為>1.00～2.00 mm 粒級，第四為>5.00 mm粒級，而>2.00～5.00 mm 粒級所占比例最少。

植被對土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級分布具有一定的影響，而且不同粒級間存在差異，但均表現(xiàn)為≤0.25 mm粒級微團(tuán)聚體約占總量的70%，其余粒級則存在差異。如除去≤0.25 mm 粒級外，側(cè)柏地、歐李和苜蓿3種植被狀況下均為>0.25～0.50 mm粒級所占比例最高，其次為>0.50～1.00 mm粒級，而檸條則在>1.00～2.00 mm粒級最大，其次為>0.25～0.50 mm粒級，第三為>0.50～1.00 mm粒級。油松地則在>0.50～1.00 mm粒級所占比例最大，其次為>5.00 mm粒級，第三為>1.00～2.00 mm 粒級。盡管不同植被狀況下，水穩(wěn)定團(tuán)聚體各粒級分布不相同，但主要集中在>0.25～0.50、>0.50～1.00 mm這2個(gè)粒級。

2.3 土壤團(tuán)聚體破碎率

土壤結(jié)構(gòu)的破壞主要是土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的破壞。國內(nèi)外專家學(xué)者對此作了大量研究。結(jié)果表明：具有良好的水穩(wěn)性土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)性能的土壤具有良好的抗侵蝕性[8，14-16]。土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的破壞受多方面因素的影響，如與土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤養(yǎng)分含量、土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)中黏粒礦物的組成、降雨強(qiáng)度、預(yù)濕效果等有關(guān)[17-21]。采用干篩-濕篩前后團(tuán)聚體粒級含量對照法計(jì)算項(xiàng)目區(qū)5種植被狀況下土壤團(tuán)聚體的破碎率。

結(jié)構(gòu)體破碎率=[>0.25 mm團(tuán)粒（干篩-濕篩）/>0.25 mm 團(tuán)粒（干篩）]×100%，計(jì)算結(jié)果見圖2。

由圖2可知，5種植被類型下，團(tuán)聚體破碎率為20.34%～70.17%，均值為49.55%。其中，側(cè)柏地土壤團(tuán)聚體破碎率為55.63%，歐李地為58.90%，檸條地為70.17%，苜蓿地為42.74%，油松地為20.34%。土壤團(tuán)聚體破碎率按照大小順序依次為檸條、歐李、側(cè)柏、苜蓿、油松。

3 結(jié)論

（1）受到不同植被的影響，各粒級間差異較大。每50 g土壤中各粒級均值為 3.03～20.65 g，其中≤0.25 mm粒級最大，>1.00～2.00 mm粒級最小。各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小關(guān)系依次為≤0.25、>2.00～5.00、>5.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50、>1.00～2.00 mm。 6個(gè)粒級范圍內(nèi)，植被類型對>1.00～2.00 mm 粒級沒有影響，對其余5個(gè)粒級均有影響。

（2）5種植被下，每50 g土壤中，水穩(wěn)性團(tuán)聚體各粒級質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為1.94～36.09 g，其中>2.00～5.00 mm粒級最小，≤0.25 mm 粒級最大。水穩(wěn)性團(tuán)聚體中超過70%的是<0.25 mm 的微團(tuán)聚體，而>0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體約占30%。

（3）5種植被類型下，團(tuán)聚體破碎率為20.34%～70.17%，均值為49.55%，土壤團(tuán)聚體破碎率大小順序?yàn)闄帡l、歐李、側(cè)柏、苜蓿、油松。

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